Загальні поняття про комп'ютерні мережі




Скачати 129.48 Kb.
НазваЗагальні поняття про комп'ютерні мережі
Дата конвертації23.09.2013
Розмір129.48 Kb.
ТипДокументы
uchni.com.ua > Інформатика > Документы
Загальні поняття про комп'ютерні мережі

У практичній діяльності людини інколи виникають проблеми, які в принципі неможливо розв'язати за допомогою одного комп'ютера. Приміром, як підвищити надійність комп'ютера, що керує будь-яким важливим процесом: по­льотом ракети, плавленням металу у доменній печі, ядерною реакцією на атомній станції. Вихід з ладу керівного комп'ютера у цих системах загрожує непоправними наслідками. Інші приклади, коли неможливо обійтися без обчислювальної мережі, - це обмін інформацією між комп’ютерами на одному підприємстві або розташованими на значній відстані. Абстрак­тне поняття мережі означає сукупність вузлів, поєд­наних між собою зв'язками, тобто мережею може бути як реальна система, наприклад мережа заліз­ниць, так і малюнок на папері. Однак, на відміну від мережі на малюнку, комп'ютерна мережа є значно складнішим поняттям.



^ Комп'ютерна мережа - це сукупність взаємопов'язаних та узгоджених апаратних і програмних засобів: комп'ютерів, периферійного (мережного) обладнання, операційних систем і мережних додатків. Частиною комп'ютерної мережі є також канали зв'язку для передавання даних.


Комп'ютерні мережі є наслідком розвитку обчислювальної техніки. Перші мережі з'явилися у 70-х роках, коли виникла потреба обміну даними між будь-якою потужною супер - ЕОМ і терміналами користувачів. Термінали могли бути за десятки й сотні кілометрів від ЕОМ, тому зв'язок відбувався через телефонні лінії за допомогою модемів. Такий обмін інформацією може бути першим прикладом комп'ютерних телекомунікацій. З винаходом міні-комп'ютерів на багатьох підприємствах з'явився парк невеликих обчислювальних машин. Виникла необхідність збільшення потужності ок­ремих комп'ютерів за рахунок ресурсів сусідніх комп'ютерів, тому комп'ютери почала з'єднувати між собою. Для налагодження обміну даними почалася розробка спеціального програмного забезпечення та пристроїв з'єднання комп’ютерів. Однак те, що пристрої з'єднання розроблялися лише для конкретних типів комп’ютерів, дуже стримувало розвиток обчислювальної техніки. Потрібні були стандартні протоколи мережного обміну та стандартні пристрої для підключення до мереж.

У середині 80-х років у цій галузі стався прорив завдяки розробці низки мережних стандартів: Ethernet, Token Ring і ArcNet. Ці стандарти були орієнтовані на персональні комп'ютери, які тоді вже швидко завойовували ринок. Стало можливим з'єднувати у мережі персональні комп'ю­тери на підприємствах і у підрозділах для об'єднання обчислювальних потуж­ностей, для розв'язування складних задач, організації доступу до дискових маси­вів інформації тощо. Так з'явилися комп'ютерні мережі - прообраз сучасних локальних мереж, які докорінно змінили роботу користувачів, розширивши їхні можливості.

^ Класифікація комп'ютерних мереж

Комп'ютерів мережі розрізняють за їхніми масштабами та можливостями. Найменші з них - локальні обчислювальні мережі (ЛОМ, англійською мовою - LAN). Ці мережі об'єднують невелику кількість комп'ютерів (звичайно до 100) та існують у рамках однієї організації або підприємства. Такі мережі часто створюються для організації інформаційної системи, або, зокрема, для спільного використання ресурсів (дисководів, принтерів, сканерів та іншого дорогого обладнання). Каналами зв'язку в ЛОМ є спеціальні кабелі (коаксіальні або вита пара), які забезпечують якість зв'язку та високу швидкість обміну (до 100 Мбіт/с).

Великі підприємства (банки, енергетичні та інвестиційні компанії, засоби масової інформації тощо) звичайно мають різні віддалені філії, і тому вони зацікавлені у створенні власних корпоративних обчислювальних мереж (КОМ). Складовими КОМ є менші локальні мережі окремих підрозділів, які з'єднані між собою телефонними каналами, радіоканалами, супутниковим зв'язком. Мережі транснаціональних корпорацій можуть покривати країни та континенти. Однак, незважаючи на значну поширеність, КОМ також є мережами підприємств. У корпоративних мережах вдаються до спеціальних заходів для збереження таєм­ниці та попередження несанкціонованого доступу до інформаційних ресурсів.

Якщо комп'ютери поєднані у мережу масштабу регіону країни, то йдеться про регіональні обчислювальні мережі (РОМ). Як лінії зв'язку для такої мережі можуть бути використані телефонні лінії або бездротовий супутниковий зв'я­зок. РОМ спрямовані, як правило, на виконання завдань масштабу регіону (інформаційне забезпечення роботи електроенергетики, транспорту, регіонального постачання, банківських розрахунків тощо).

Мережі різного масштабу можуть бути поєднані між собою. Скажімо, ло­кальна мережа по кабелю може бути приєднана до регіональної мережі, а мережі різних регіонів можуть бути пов'язані телефонною лінією. Завдяки поєднанню мереж різного масштабу можлива передача повідомлень між містами, країнами та континентами. Об'єднання мереж, яке надає послуги багатьом кінцевим користувачам, розмішеним на великій території, називається глобальною мере­жею (Wide Area Networks, WAN). Найяскравішим прикладом глобальної мережі світового масштабу є Internet. Останнім часом сформувався новий тип мереж - міські мережі або мережі мегаполісів (Metropolitan Area Networks, MAN), які призначені для обслуговування клієнтів на території великого міста. Особливістю цих мереж є використання цифрових магістральних ліній зв'язку на оптико - волоконних кабелях з високою швидкістю обміну (понад 40 Мбіт/с). Розвиток таких мереж забезпечують в основному міські телефонні компанії.

^ Конфігурації мереж

Під час створення обчислювальної мережі насамперед важливо обрати схему електричного з'єднання комп'ютерів у мережу. Вона називається кон­фігурацією або топологією мережі. Вибір конфігурації суттєво впливає на характеристики мережі, наприклад, для підвищеної надійності можна перед­бачити резервні зв'язки. Якщо ж потрібно, щоб мережа легко розширювалася, тоді необхідно обрати топологію, яка припускає приєднання нових вузлів без погіршення трафіка інших абонентів мережі.

Основні конфігурації, які найчастіше застосовуються при побу­дові локальних мереж.



Донедавна найпоширенішою конфігурацією була "спіль­на шина". Усі комп'ютери мережі підключаються до одного ко­аксіального кабелю, й інформація може поширюватися в обидві сторони. Це найпростіша і найдешевша схема підключення, але вона ж і найменш надійна. Ушкодження кабелю у певному місці може вивести з ладу всю мережу.

У конфігурації "зірка" кожен комп'ютер підключається окремим кабелем до спільного пристрою - концентратора, розташованого у центрі мережі. Він надсилає інформацію від одного комп'ютера до всіх інших або до виділеного комп'ютера мережі. Замість концентратора всередині "зірки" може бути центральний комп'ютер. Конфігурація «зірка» надійніша за«спільну шину», тому що ушкодження кабелю периферійного комп'ютера не впливає на роботу всієї мережі. Ще одним плюсом є те, що концентратор може блокувати передавання даних, заборонені адміністратором.



За допомогою кількох концентраторів можна будувати ієрархічні ("дерево­подібні") мережі. Ієрархічна конфігурація "зірок" нині є найпо­ширенішою у локальних та глобальних мережах. Під час побудови локальних мереж наведених конфігурацій найпопулярнішою є мережна технологія Ethernet. Мережна технологія - це набір стандартних протоколів і програмних засобів, на основі яких можна створити комп’ютерну мережу.





Ще однією можливою конфігурацією мережі є „кільце", де кожен комп'ютер з'єднаний відрізками кабелю з попереднім і наступним та може обмінюватись інформацією лише з ними. Дані передаються по кільцю, звичайно в одному напрямку. Як і в конфігурації „спільна шина", кільцеве з'єднання є не дуже надійним, однак перевага його полягає в тому, що легко організувати зворотний зв'язок для контролю доставки пакетів адресатам. Справді, легко перевірити дані, надіслані комп'ютером-джерелом, після їх повного обороту по кільцю. В конфігураціях "кільце" застосовується мережна технологія Token Ring.

Конфігурацію мережі обирають, виходячи з потреб підприємства. Для неве­ликої фірми чи офісу, найвірогідніше, буде обрана одна конфігурація «зірка». Для більшого підприємства обирається деревоподібна конфігурація, в якій є концентратори для "кущів" робочих станцій і один центральний сервер для всьо­го підприємства.

^ Сервери і робочі станції

Найпростішими ЛОМ є так звані однорангові мережі. Комп'ютери, під­ключені до однорангової мережі, наділені однаковими функціями. Всі ком­п'ютери мережі рівноправно беруть участь у передачі та прийомі даних. Такі мережі звичайно створюються для забезпечення зв'язку між персональними комп'ютерами з метою спільного використання дисків та периферичного об­ладнання.

Однак однорангова мережа не може застосовуватися, якщо комп'ютерів багато. У великих мережах звичайно виділяється один чи кілька потужних комп'ютерів, призначених для обслуговування мережі. Такі комп'ютери називаються серверами (від англійського serve - обслуговувати, постачати). Вони від­різняються вищою продуктивністю, більшими обсягами ОЗП та жорстких дисків. Клавіатура та монітор не обов'язкові для сервера.

Інші комп'ютери мережі (окрім серверів) називаються робочими станціями. Робочі станції можуть узагалі не мати жорстких дисків та дисководів. Первинне завантаження таких робочих станцій здійснюється по локальній мережі. Однак здебільшого як робочі станції використовуються повноцінні комп'ютери, що можуть працювати як у мережі, так і в автономному режимі (при відключенні від мережі). У мережах з сервером робочі станції виступають як клієнти мережі, тому про них кажуть мережі типу клієнт - сервер.

^ Мережний сервер - це потужний комп'ютер мережі, який обслуговує інші комп'ютери - робочі станції. Основними завданнями серверів є зберігання даних та обробка запитів.

^ Програмне забезпечення та протоколи

Щоб комп'ютерна мережа могла функціонувати, потрібне програмне забезпечення. На кожному комп'ютері, що входить до мережі, має бути встановлена операційна система. Існує багато операційних систем, що підтримують роботу локальних мереж, серед яких найвідомішими є Novel NetWare та Windows NT. Перша з цих систем створена фірмою Novel, а друга - фірмою Microsoft. Фактично всі сучасні операційні системи (Novell, UNIX, Windows NT/95/98/2000) забезпечують роботу в локальних мережах.

^ Переваги, які отримує користувач при підключенні свого комп'ютера до мережі.

Він може користуватися ресурсами інших комп'ютерів мережі (файлами, дисками, принтерами) разом з ресурсами свого комп'ютера. Однак, щоб це стало можливим, недостатньо обладнати комп'ютери мережними адаптерами та з'єднати їх між собою кабелями. Необхідно на комп'ютери мережі встановити певні програмні модулі. Передусім на комп'ютерах, ресурси яких мають бути доступними усім користувачам мережі, слід встановити програмні модулі - сервери. Такі модулі звичайно входять до складу операційної системи. Основне завдання серверів полягає в обслуговуванні запитів на доступ до ресурсів свого комп'ютера. По-друге, на комп'ютерах, користувачі яких хочуть отримати доступ до ресурсів інших комп'ютерів, потрібно встановити програмні модулі - клієнти. Ці модулі формують запити та передають їх на потрібний комп'ютер. При цьому роль мережних адаптерів у системі клієнт - сервер полягає в тому, що вони передають повідомлення із запитами та відповідями від одного комп'ютера до іншого.

Як комп'ютери, обмінюючись повідомленнями, розуміють один одного? Річ у тому, що вони застосовують одну й ту саму «мову», яка називається технічним терміном «протокол».

Протокол - це сукупність стандартів для обміну інформацією між об'єктами мережі. Згідно з протоколом визначаються схема пере­дачі даних та порядок взаємодії комп'ютерів.

Мережні модулі операційних систем забезпечують, як правило, підтримку популярних мережних протоколів NetBIOS, RPC, IPX/SPX, TCP/IP та інших.

^ Комунікаційне обладнання

Комп'ютерна мережа, окрім комп'ютерів, включає периферійне, або, інакше кажучи, комунікаційне обладнання. Це обладнання забезпечує перетворення ін­формації, призначеної для відсилання у мережу. Інформація перетворюється на сигнали, які передаються по лініях зв'язку (процес кодування), а далі сигнал піддається зворотному перетворенню (процес декодування).

^ Лінії зв'язку

Є дротові й бездротові лінії зв'язку. До дротових належать уже старі нині повітряні лінії, які служать для передавання телефонних та телеграфних сигналів, а також для обміну комп'ютерними даними, але на сьогодні вони мають низькі швидкісні якості та погану захищеність від перешкод.

Вплив перешкод на сигнал зменшується при скручуванні пари дротів, тому під час побудови локальних мереж широко застосовується кабель "вита пара". Ще краще захищений від перешкод коаксіальний кабель, який є кон­струкцією з внутрішньої мідної жили та провідного плетіння, відділеного від жили ізоляцією. Промисловість випускає різні типи коаксіального кабелю для застосування в ЛОМ, глобальних мережах, телебаченні тощо. Але найдоско­налішим з точки зору швидкісних характеристик та захищеності від перешкод є волоконно-оптичний кабель. Він складається з багатьох тонких волокон (зав­товшки 50 мікрон), які проводять світлові сигнали.

Бездротові лінії - це радіозв'язок між передавачем та приймачем радіо­хвиль. Існують різні діапазони хвиль для радіозв'язку. Нижче наведено їх у порядку збільшення робочих частот (зменшення довжини хвилі):

  • довгі хвилі (ДХ),

  • середні хвилі (СХ),

  • багато діапазонів коротких хвиль (КХ),

  • ультракороткі хвилі (УКХ). Діапазон УКВ називають також FM-хвилями, тому що сигнали у ньому перетворюються методом частотної модуляції (Frequency Modulation), на відміну від діапазонів ДХ, СХ і КХ з амплітудною модуляцією.

  • діапазон надвисоких частот (НВЧ) з робочими частотами вище 4 гігагерц, у ньому зв'язок існує лише за наявності прямої видимості. Тому канали НВЧ застосовуються лише у супутниковому і радіорелейному зв'язку.

Під час побудови комп'ютерних мереж застосовуються практично всі типи ліній зв'язку. Але найпопулярнішими у локальних мережах є недорогі кабелі "вита пара", а у магістральних лініях дедалі частіше використовується воло­конно-оптичний кабель. Його висока ціна виправдана високими швидкісними характеристиками та пропускною здатністю. Радіозв'язок і супутникові канали застосовуються, якщо важко або неможливо прокласти кабель, як, наприклад, при зв'язку комп'ютерів у великих приміщеннях, при створенні мереж, що охоплюють території різних держав, при налагодженні зв'язку з окремими віддаленими абонентами (експедицією, пасажирами авіалайнера тощо).

^ Мережні адаптери і модеми. Типи доступу.

Комп'ютери підключаються безпосередньо до ліній зв'язку локальних мереж через мережні адаптери. Якщо ж потрібно організувати віддалене підключення комп'ютера до мережі (локальної або глобальної), використовується модем..

^ Мережний адаптер (мережна карта) - інтерфейсний блок для з'єднання комп'ютера з лінією зв'язку. Мережний адаптер виконує коду­вання і декодування інформації, синхронізацію передавання сигналів, а також перевіряє правильність передавання.

Тип адаптера визначається мережною технологією, відповідно найпопулярнішими типами адаптерів є: Ethernet, Token Ring, FDDI. Стандарт Ethernet було введено у 1980 p., і він донині є наймасовішим стандартом локальних мереж. За деякими оцінками, загальне число комп'ютерів, що працюють у мережах Ethernet, перевищило 50 мільйонів. Якщо коротко описати принципи роботи Ethernet, то це стандарт випадкового доступу до каналу передавання даних. Комп'ютер, підключений до мережі, спочатку перевіряє, чи вільна мережа. Якщо так, то комп'ютер починає передавання даних, монопольно "захоплюючи" мережу. Така монополія триває протягом передавання одного кадру - мінімальної порції обміну в мережі. Коли кадр потрапляє до мережі, всі мережні адаптери приймають його і звіряють адресу призначення кадру з їхньою власною адресою. Якщо адреси збігаються, то кадр розміщують у пам'яті мережного адаптера, і комп'ютер-адресат отримує призначену для нього порцію інформації. З появою нового кадру у мережі все відбувається аналогічно. Якщо кадри передаються до мережі двома комп'ютерами водночас, виникає так звана колізія. Протокол Ethernet передбачає коректне вирішення і такої ситуації.

Інші поширені типи адаптерів, ^ Token Ring і FDDI, працюють за принципом маркерного доступу до каналу передавання даних. По кільцю лінії зв'язку, яка з'єднує комп'ютери, дані можуть бути передані лише в одному напрямку. Для визначення права передавання даних тим чи іншим комп'ютером по кільцю циркулює кадр спеціального формату - маркер. Комп'ютер, який отримав мар­кер, може передати порцію даних (кадр) до мережі. Якщо ж у комп'ютера немає даних для передавання, він передає маркер наступному. Якщо він має такі дані, то вилучає маркер з кільця і передає до мережі кадр з даними. Після повернення надісланих даних по кільцю комп'ютер-відправник перевіряє факт одержання даних адресатом і передає маркер наступному комп'ютеру кільця, тобто своєму найближчому сусідові, де і повторюється процедура з маркером.

Якщо для зв'язку віддаленого комп'ютера з мережею застосовується телефонна лінія, то необхідним елементом мережного обладнання буде модем.

Модем (скорочення від слів МОдулятор / ДЕМодулятор) - пристрій, що з боку передавача забезпечує перетворення цифрового сигналу комп'ютера у модульований аналоговий сигнал, а з боку приймача виконує зворотне перетворення сигналів.

За допомогою модемів багато індивідуальних користувачів підключаються до регіональних та відомчих комерційних мереж, до Інтернету, а також кори­стуються електронною поштою та беруть участь у телеконференціях.

^ Концентратори, комутатори, маршрутизатори

Мінімальний набір комунікаційного обладнання для добудови локальної мережі: лінія зв'язку (кабель) і мережні адаптери. За допомогою цих компонентів можна сконструювати найпростішу мережу Ethernet з конфігурацією «спільна шина». Але надійність цієї мережі та її продуктивність за великої кількості комп'ютерів буде невисокою. Суттєво покращити характеристики мережі за мінімальних витрат дозволяють концентратори.

^ Концентратор (або повторювач) - пристрій для забезпечення фізич­ного з'єднання різних сегментів кабелю з мережею. Концентратор має кілька портів, причому сигнал, що надійшов на один з портів, повто­рюється на всіх його портах. В англомовній літературі за концен­тратором закріплено назву hub (хаб). За допомогою концентраторів можна будувати невеликі базові фрагменти мереж. Концентратори застосовуються в усіх основних мережних тех­нологіях (Ethernet, Token Ring, FDDI, ArcNet). Концентратор Ethernet забез­печує з'єднання комп'ютерів у зірку, а концентратор Token Ring - у кільце. Завдяки концентраторам можна збільшити відстань між вузлами мережі та під­вищити її надійність.

Концентратор повторює сигнали на всіх своїх портах, тому при зростанні числа комп'ютерів, які обслуговуються ним, різко зменшується пропускна здатність мережі (кожен комп'ютер має аналізувати всі кадри, які циркулюють у мережі). Запобігти цьому можна розділенням мережі на фрагменти спеціальними пристроями - комутаторами (прості варіанти цих пристроїв називаються мостами). Окремі фрагменти мережі сполучаються між собою через комутато­ри, які аналізують адресу призначення кожного кадру. Якщо комп'ютер-адресат розташований у тому самому сегменті мережі, що й відправник, комутатор з'єднує між собою порти лише даного сегмента, а інші не беруть участі в обміні даними, тобто навантаження кожного сегмента зменшується завдяки виклю­ченню обмінів у інших сегментах.

Інші пристрої, так звані маршрутизатори, ізолюють обмін окремих сег­ментів мережі ефективніше, ніж комутатори. Вони також дозволяють з'єднувати в єдину мережу ті підмережі, які працюють за різними протоколами, наприклад Ethernet і Token Ring. Маршрутизатори є інтелектуальними пристроями, вони обирають раціональний маршрут пакета даних з одного вузла мережі до іншого.

Схожі:

Загальні поняття про комп\Урок №18. Тема
Тема: Комп’ютерні мережі. Принципи побудови та основні поняття локальних мереж. Основні поняття комп’ютерних мереж. Локальна та глобальна...
Загальні поняття про комп\Робоча навчальна програма дисципліни "Комп’ютерні системи" для спеціальності: 091500
«Комп`ютерні системи та мережі». Дисципліна «Комп’ютерні системи» щільно пов'язана з такими дисциплінами, як «Системне програмування»,...
Загальні поняття про комп\Комп’ютерні системи та мережі" та 091502 "Системне програмування"...
Методичні вказівки до виконання курсової роботи з курсу “Комп’ютерні системи” (для студентів спеціальностей 091501 “Комп'ютерні системи...
Загальні поняття про комп\Урок по темі «Комп'ютерні мережі. Internet»
Узагальнюючий урок по темі «Комп'ютерні мережі. Internet» рольова гра «Суд над Інтернетом. Internet: глобальне добро або зло?»
Загальні поняття про комп\Уроку
Навчальна. Ознайомити з поняттям комп’ютерної мережі. Розповісти про класифікацію комп’ютерних мереж. Сформувати поняття мережного...
Загальні поняття про комп\Міністерство освіти І науки україни
Методичні вказівки до курсового проекту з дисципліни “Комп‘ютерні системи” для студентів спеціальності 091501 «Комп‘ютерні системи...
Загальні поняття про комп\Маркетинг та комп’ютерні презентації
Формування на поверхневому рівні поняття спеціальності “Маркетинг”, поверхневе ознайомлення учнів з професіями мерчандайзера та іміджмейкера,узагальнення...
Загальні поняття про комп\Урок №7 8 Комп’ютерні мережі. Класифікація, основні характеристики...
Урок №7 – 8 Комп’ютерні мережі. Класифікація, основні характеристики та принципи використання комп’ютерних мереж. Поняття файла....
Загальні поняття про комп\Способи передачі даних в мережі Internet (на прикладі електронної пошти)
Комп’ютерні мережі відкрили зовсім нові І значно ширші можливості використання комп’ютерів. Тепер комп’ютери – це не тільки засоби...
Загальні поняття про комп\Реферату «Поняття про комп'ютерні віруси. Принципи „зараження\ комп'ютерним...
Вступ
Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы


База даних захищена авторським правом © 2014
звернутися до адміністрації
uchni.com.ua
Головна сторінка